โครงสร้าง หลักการทำงาน และการจำแนกประเภทของ LCD

LCD ไม่เปล่งแสง แต่เป็นอุปกรณ์แสดงผลแบบพาสซีฟที่แสดงผลได้โดยการฉายแสงจากภายนอกไปยังวัสดุคริสตัลเหลว โครงสร้างพื้นฐานของ LCD แสดงอยู่ในรูปภาพ

โครงสร้างพื้นฐานของ LCD แสดงไว้ในรูปที่ 10-1 วัสดุคริสตัลเหลวถูกห่อหุ้มระหว่างอิเล็กโทรดแก้วนำไฟฟ้าสองอัน คือ ด้านบน (ด้านหน้า) และด้านล่าง (ด้านหลัง) โมเลกุลคริสตัลเหลวถูกจัดเรียงในแนวตั้งและบิด 90 องศาที่ด้านบนและด้านล่าง แสงตกกระทบภายนอกผ่านโพลาไรเซอร์ด้านบนเพื่อสร้างแสงโพลาไรซ์ซึ่งหมุน 90 องศาผ่านวัสดุคริสตัลเหลวที่จัดเรียงแบบขนาน จากนั้นสะท้อนโดยตัวสะท้อนแสงผ่านโพลาไรเซอร์ด้านล่างที่ตั้งฉากกับโพลาไรเซอร์ด้านบนและโปร่งใส หากอิเล็กโทรดด้านบนและด้านล่างบวกกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าที่บังคับให้เพิ่มส่วนอิเล็กโทรดของโมเลกุลคริสตัลเหลวในการจัดเรียงในแนวตั้ง บทบาทของการหมุนจะหายไป ส่งผลให้แสงโพลาไรซ์ตกกระทบจากโพลาไรเซอร์ด้านบนไม่หมุน แสงไม่สามารถส่งกลับไปยังโพลาไรเซอร์ด้านล่างได้ กลายเป็นสีดำ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถูกเอาออก โมเลกุลคริสตัลเหลวจะกลับสู่โครงสร้างบิดเบี้ยวอีกครั้ง จึงสามารถสร้างอิเล็กโทรดให้เป็นรูปทรงต่างๆ ได้ตามความต้องการในการแสดงคำ ตัวเลข และกราฟิกต่างๆ

มีหลายวิธีในการจัดประเภท LCD

1) การจำแนกประเภทตามผลอิเล็กโทรออปติก ผลอิเล็กโทรออปติกหมายถึงบทบาทของไฟฟ้า การจัดเรียงเริ่มต้นของโมเลกุลคริสตัลเหลวเปลี่ยนไปเป็นการจัดเรียงอื่น ทำให้คุณสมบัติทางแสงของกล่องคริสตัลเหลวเปลี่ยนไป นั่นคือ ไฟฟ้าผ่านโมเลกุลคริสตัลเหลวของการปรับแสง

จอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบ LCD สามารถแบ่งตามเอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติกที่แตกต่างกันได้เป็นคลาสเอฟเฟกต์สนามไฟฟ้า คลาสเอฟเฟกต์กระแส และคลาสเอฟเฟกต์ไฟฟ้าความร้อน 3 ประเภท เอฟเฟกต์สนามไฟฟ้าสามารถแบ่งได้เป็นเอฟเฟกต์บิดเนมาติกแบบ TN (Twisted Nematic), ประเภท GH และเอฟเฟกต์บิดซุปเปอร์แบบ STN (SuperTwisted) เป็นต้น

ปัจจุบัน LCD ประเภท TN และประเภท STN ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นไมโครคอนโทรลเลอร์

2) การจำแนกตามเนื้อหาที่แสดง LCD สามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภทตามเนื้อหาที่แสดง: ประเภทฟิลด์ (เรียกอีกอย่างว่าประเภทสโตรก) ประเภทอักขระดอทเมทริกซ์ และไดอะแกรมดอทเมทริกซ์

จอ LCD แบบ Field-type เป็นจอแสดงผลแบบคริสตัลเหลวที่ประกอบด้วยพิกเซลแสดงผลแบบยาวคล้ายเส้นแปรง

ประเภทอักขระเมทริกซ์จุดมีอักขระในตัว 192 ตัว รวมถึงตัวเลข ตัวอักษร และเครื่องหมายวรรคตอนทั่วไป นอกจากนี้ ผู้ใช้ยังสามารถปรับแต่งอักขระเมทริกซ์จุด 5x7 หรืออักขระเมทริกซ์จุดอื่นๆ ได้อีกด้วย ขึ้นอยู่กับรุ่น LCD จำนวนบรรทัดต่อหน้าจออาจเป็น 1, 2 หรือ 4 บรรทัด และแต่ละบรรทัดสามารถแสดงอักขระได้ 8, 16, 20, 24, 32 หรือ 40 บรรทัด

จอแสดงผลคริสตัลเหลวแบบดอตเมทริกซ์ของ LCD นอกจากจะสามารถแสดงอักขระได้แล้ว ยังสามารถแสดงข้อมูลกราฟิกต่างๆ อักษรจีน และอื่นๆ อีกมากมายได้ด้วย

3) การจำแนกประเภทตามวิธีการให้แสงจอแสดงผลคริสตัลเหลว LCD ตามวิธีการให้แสงที่แตกต่างกันสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทที่มีไฟแบ็คไลท์และไม่มีไฟแบ็คไลท์

จอ LCD ที่ไม่มีไฟแบ็คไลท์จะใช้แผ่นสะท้อนแสงที่ด้านหลังของจอเพื่อสะท้อนแสงธรรมชาติที่เข้ามาจากด้านล่าง อุปกรณ์ส่วนใหญ่ที่มีจอ LCD จะใช้แสงธรรมชาติเป็นแหล่งกำเนิดแสงและสามารถใช้งานได้โดยไม่ต้องมีไฟแบ็คไลท์

หากผลิตภัณฑ์ทำงานในสภาพแสงน้อยหรือมืด ให้เลือกจอ LCD ที่มีไฟแบ็คไลท์